В реальном времени ученым удалось записать на видео процесс зарождения кристаллов сразу из нескольких молекул карбоната кальция (CaCO3). Данное химическое вещество – главный компонент мрамора, известняка, кораллов, мела, раковин, жемчужин и признанный крупнейший источник углерода на нашей планете.
Ученым из Калифорнии удалось зафиксировать первый этап образования минерала – так называемую нуклеацию. То есть стадию, на которой молекулы собираются в крошечный кристалл, начинающий с большой скоростью расти. Стоит отметить, что сам процесс нуклеации начинается непредсказуемо и мгновенно, поэтому исследователям потребовался микроскоп, который постоянно и в режиме реального времени бы мог отслеживать состояние молекул.
Под объективом микроскопа была создана миниатюрная лаборатория, где в воде смешали хлорид кальция и гидрокарбонат кальция (т.е. пищевую соду). При достижении достаточной концентрации веществ ученые отметили начало роста кристаллов.
Как оказалось, данный процесс может проходить самыми разными способами. Ряд кристаллов возникал в два этапа: сперва появлялись некие каплевидные частицы аморфного карбоната кальция (АКК), после чего на их поверхности появлялись кристаллы минералов CaCO3 – фатерита или арагонита, кристаллическая структура которых отличается от кальцитовой.
Новые кристаллы по мере появления поглощали из капли, на которой они рождались, карбонат кальция. Формирование некоторых кристаллов происходило непосредственно из раствора, с выпадением стадии АКК. Случалось, что в ходе одного эксперимента неожиданно возникало сразу множество форм: пока рядом росли кристаллы фатерита, кальцит появлялся на вершине кристалла арагонита
Автор исследования Джеймс Де Йорео уже в серии ближайших исследований намерен выяснить, как живые организмы организуют нуклеацию. А первую очередь речь идет об организмах, строящих свои жемчужины и раковины. Известно, что в клетках таких животных хранятся запасы минеральных веществ, и организмы способны сами запускать нуклеацию в нужное им время. Ученый намерен узнать, какие именно молекулы, содержащиеся в клетках, регулируют данный процесс.
Служба информации «НВ»
